高壓大功率變頻器在長輸管道上的應(yīng)用

1 概述

變頻器主要用于驅(qū)動需要調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)的普通交流電動機(jī)，與機(jī)械變速或直流電機(jī)變速系統(tǒng)相比具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和大功率器件的問世并進(jìn)一步的發(fā)展成熟，各種各樣的變頻調(diào)速器已廣泛應(yīng)用于從工業(yè)生產(chǎn)到日常生活的各個領(lǐng)域，而高壓大功率的大型變頻器則是近年逐步完善成熟，逐步推廣應(yīng)用的產(chǎn)品。

在長輸管道輸油生產(chǎn)過程中，由于輸油機(jī)組配置不能滿足變化的輸油量臺階，所以出站沒有節(jié)流特別是在密閉輸油和不均衡輸油的情況下更是如此。如果輸油泵由可調(diào)速的電機(jī)拖動，采用變頻器調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速的方法得到輸油管道所需要的壓力，無須通過控制調(diào)節(jié)閥的開啟度來控制壓力，這樣既避免了節(jié)流損耗，還對出站調(diào)節(jié)閥進(jìn)行備用，可節(jié)省大量的電力。同時使用調(diào)速裝置將降低泵的震動，會提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

中國石油管道公司運(yùn)營管線應(yīng)用高壓大功率變頻器情況如表1所列。

2 實(shí)用實(shí)例

下面以秦皇島至北京輸油管道(以下簡稱秦京線)實(shí)際工況來介紹高壓大功率變頻器的應(yīng)用。秦京線全長為349.19 km，管徑為φ529×7 mm，共設(shè)7座輸油站。2005年初高遷輸油管道建成投產(chǎn)，其全長為78.5 km，管徑為φ273×6 mm，共設(shè)2 座輸油站，冀東原油通過高遷線輸送至遷安輸油站，并進(jìn)入秦京輸油管道，混輸至末站房山，如圖1所示。

冀東原油并入后，高尚堡每年向遷安輸油120萬t 左右，秦皇島向遷安輸油630 萬t左右，兩種油品在遷安站混合后通過秦京管道輸送至房山站。

混輸前秦京線各站是按750萬t /年輸送大慶原油的工況配置的輸油設(shè)備，混輸后，遷安至房山段各站由于輸量未發(fā)生變化，所以輸油設(shè)備配置基本滿足優(yōu)化運(yùn)行要求，而秦皇島至遷安段年輸量下降16%，輸油設(shè)備與工況運(yùn)行明顯不能匹配，出現(xiàn)了節(jié)流損失大等一系列問題。

秦皇島輸油站輸油設(shè)備如表2、表3所列。秦皇島輸油站配備4臺輸油泵機(jī)組，并聯(lián)方式，直接抽10萬m3油罐外輸，且只能一臺泵機(jī)組運(yùn)行。其中1#泵機(jī)組配有液力耦合器調(diào)速裝置，其它3臺均無調(diào)速裝置。冀東原油混入后，出現(xiàn)1#、2#、4#泵機(jī)組配置明顯偏大，而3#泵機(jī)組配置又有所偏低的狀況，致使輸油站外輸量降低。目前運(yùn)行中以帶液力耦合器的1#輸油泵機(jī)作為主力，該泵機(jī)組為上世紀(jì)90年代初期國產(chǎn)產(chǎn)品，效率低，故障率高;而于2003 年與2004年相繼更換的2#、4#泵機(jī)組(進(jìn)口設(shè)備)因揚(yáng)程、排量過大，目前基本處于閑置狀態(tài)。

秦京線所安裝的調(diào)節(jié)閥只有在出站壓力超過設(shè)定值時才動作。其它站調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進(jìn)站和出站壓力。

秦皇島站運(yùn)行4#輸油泵節(jié)流損失0.80 MPa，運(yùn)行2#輸油泵節(jié)流損失1.2 MPa，浪費(fèi)很多電能，并且運(yùn)行中這兩臺泵的震動很大。綜合考慮(冀東油田來油量逐年遞增，秦皇島外輸量逐年遞減，輸量不穩(wěn)定)通過采用更換或切削泵葉輪的方案解決該站節(jié)流損失的方案不可取，應(yīng)考慮在秦皇島站增加調(diào)速裝置，調(diào)節(jié)揚(yáng)程及輸量。故采用了表4所列的變頻器運(yùn)行方案。

通過變頻改造的手段消除秦皇島站節(jié)流損失，該站日節(jié)約高壓耗電1.2 萬kW·h 左右，按年運(yùn)行300 天，每kW·h 電費(fèi)為0.5 元計(jì)算，則每年節(jié)約的運(yùn)行成本約為12 000×300×0.5=180萬元

4 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)長輸管道的運(yùn)行工況及現(xiàn)有配置，合理地對長輸管道中存在節(jié)流的管線進(jìn)行變頻技術(shù)改進(jìn)，節(jié)電效果顯著，效益可觀。